2. 緩沖液的更換 雖然更換緩沖液不能提高蛋白純度，但它卻在蛋白純化方案中起著極其重要的作用。不同的蛋白純化方法需要不同pH及不同離子強(qiáng)度的緩沖液。假如你用硫酸銨將蛋白沉淀出來，毫無疑問蛋白是處在高鹽環(huán)境中，需要想辦法脫鹽，可用的方法有利用半透膜透析，通過勤換透析液體去除鹽分，此法尚可，但需幾個(gè)小時(shí)，通常要過夜，也難以用予大規(guī)模純化中。新型的設(shè)備將透析膜夾在兩個(gè)板中間，板的一側(cè)加緩沖液，另一側(cè)加需脫鹽的蛋白溶液，并在蛋白溶液一側(cè)通過泵加壓，可以使兩側(cè)溶液在數(shù)小時(shí)內(nèi)達(dá)到平衡，若增加對(duì)蛋白溶液的壓力，還可迫使水分和鹽更多通過透析膜進(jìn)入透析液達(dá)到對(duì)蛋白濃縮的目的。也有出售的脫鹽柱，柱內(nèi)的填料是小孔徑的顆粒，蛋白分子不能進(jìn)入孔內(nèi)，先于高濃度鹽離子從柱中流出，從而使二者分離。蛋白純化的每一步都會(huì)造成目的蛋白的丟失，緩沖液平衡的步驟尤甚。蛋白會(huì)結(jié)合在任何它能接觸的表面上，剪切力、起泡沫和離子強(qiáng)度的快速變化很容易讓蛋白失活。

3.離子交換色譜 這是在所有的蛋白純化與濃縮方法中zui有效方法。基于蛋白與離子交換樹脂間的相互電荷作用，通過選擇不同的緩沖液，同一種蛋白既可以和陰離子交換樹脂（能結(jié)合帶負(fù)電荷的分子）結(jié)合，也可以和陽離子交換樹脂結(jié)合。樹脂所用的帶電基團(tuán)有四種：二乙基氨基乙基用于弱的陰離子交換樹脂；羧甲基用于弱的陽離子交換樹脂；季銨用于強(qiáng)陰離子交換樹脂；甲基磺酸酯用于強(qiáng)陽離子交換樹脂。蛋白質(zhì)由氨基酸組成，氨基酸在不同的pH環(huán)境中所帶總電荷不同。大多數(shù)蛋白在生理pH（pH6～8）下帶負(fù)電荷，需用陰離子交換柱純化，的pH下蛋白會(huì)變性失活.應(yīng)盡量避免。由于在某個(gè)特定的pH下不同的蛋白所帶電荷數(shù)不同，與樹脂的結(jié)合力也不同，隨著緩沖液中鹽濃度的增加或pH的變化，蛋白按結(jié)合力的強(qiáng)弱被依次洗脫。在工業(yè)化生產(chǎn)中更多地是改變鹽濃度而不是去改變pH值，因?yàn)榍罢吒菀卓刂啤Ｔ趯?shí)驗(yàn)室中幾乎總是用鹽濃度梯度去洗脫離子交換柱，利用泵的輔助可以使流入柱的緩沖液中鹽濃度平穩(wěn)地上升，當(dāng)離子強(qiáng)度能夠中和蛋白的電荷時(shí)，蛋白就被從柱上洗脫下來。但在工業(yè)生產(chǎn)中鹽濃度很難控制，所以常用分步洗脫而不足連續(xù)升高的鹽梯度。與排阻層析相比，離子交換特異性更好，有更多的參數(shù)可以調(diào)整以獲得*的純化效果，樹脂也比較便宜。值得一提的是，即便是用zui控制的條件，僅用離子交換單一的方法也得不到純的蛋白，還需要其他的純化步驟。

4. 親和層析 親和層析基于目的蛋白與固相化的配基特異結(jié)合而滯留，其他雜蛋白會(huì)流過柱子。本方法存在的問題是：?jiǎn)慰狗浅０嘿F，而且也需先純化；單抗與目的蛋白結(jié)合力太強(qiáng).要用苛刻的條件來洗脫，這會(huì)使目的蛋白失活并破壞單抗；混合物中的其他蛋白如蛋白酶也可能破壞抗體或與它們非特異結(jié)合；某些單抗也會(huì)在純化過程中從樹脂上解離下來混入產(chǎn)物中，也需要從終產(chǎn)物中去除。親和柱通常在純化過程的后期應(yīng)用，此時(shí)標(biāo)本體積已縮小，大部分的雜質(zhì)已經(jīng)去除。谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶（Glutathione S-transferase，GST）是zui常用的親和層析純化標(biāo)簽之一，帶有此標(biāo)簽的重組蛋白可用交聯(lián)谷胱甘肽的層析介質(zhì)純化，但本方法有以下缺點(diǎn)：首先，蛋白上的GST必須能合適地折疊，形成與谷胱甘肽結(jié)合的空間結(jié)構(gòu)才能用此方法純化；其次，GST標(biāo)簽多達(dá)220個(gè)氨基酸，如此大的標(biāo)簽可能會(huì)影響表達(dá)蛋白的可溶性，使形成包涵體，這會(huì)破壞蛋白的天然結(jié)構(gòu)，難于進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，有時(shí)即便純化后再酶切去除GST標(biāo)簽也不一定能解決問題。另一種可應(yīng)用的親和純化標(biāo)簽是6組氨酸標(biāo)簽，組氨酸的咪唑側(cè)鏈可親和結(jié)合鎳、鋅和鈷等金屬離子，在中性和弱堿性條件下帶組氨酸標(biāo)簽的目的蛋白與鎳柱結(jié)合，在低pH下用咪唑競(jìng)爭(zhēng)洗脫。組氨酸標(biāo)簽與GST相比有許多優(yōu)點(diǎn)，首先，由于只有6個(gè)氨基酸，分子量很小，一般需要酶切去除：其次，可以在變性條件下純化蛋白，在高濃度的尿素和胍中仍能保持結(jié)合力；另外6組氨酸標(biāo)簽無免疫原性，重組蛋白可直接用來注射動(dòng)物，也不影響免疫學(xué)分析。雖然有這么多的優(yōu)點(diǎn)，但此標(biāo)簽仍有不足，如目的蛋白易形成包涵體、難以溶解、穩(wěn)定性差及錯(cuò)誤折疊等。鎳柱純化時(shí)金屬鎳離子容易脫落漏出混入蛋白溶液，不但會(huì)通過氧化破壞目的蛋白的氨基酸側(cè)鏈，而且柱子也會(huì)非特異吸附蛋白質(zhì)，影響純化效果。若目的蛋白可與某種碳水化合物特異結(jié)合，或者需要某種特殊的輔因子，可將該碳水化合物或輔因子固相化制成親和柱，結(jié)合后目的蛋白可用高濃度的碳水化合物或輔因子洗脫。

5. 疏水作用 層析蛋白是由疏水性和親水性氨基酸組成的。疏水性氨基酸位于蛋白空間結(jié)構(gòu)的中心部位，遠(yuǎn)離表面的水分子。親水性氨基酸殘基則位于蛋白表面。由于親水性氨基酸吸引了許多的水分子，所以通常情況下整個(gè)蛋白分子被水分子包圍著，疏水性氨基酸不會(huì)暴露在外。在高鹽濃度的環(huán)境中蛋白的疏水性區(qū)域則會(huì)暴露并與疏水性介質(zhì)表面的疏水性配基結(jié)合。不同的蛋白疏水性不同，與疏水作用力大小也不同，通過逐漸降低緩沖液中鹽濃度沖洗柱子，在鹽濃度很低時(shí)，蛋白恢復(fù)自然狀態(tài)，疏水作用力減弱被洗脫出來。
　　疏水性樹脂的選擇性是由疏水性配基的結(jié)構(gòu)決定的，常用的直鏈配體為烷基配體（alkyl ligands）和芳基配體（arylligands），鏈越長(zhǎng)結(jié)合蛋白的能力也越強(qiáng)。理想樹脂種類的選擇應(yīng)根據(jù)目的蛋白的化學(xué)性質(zhì)而定，不能選擇結(jié)合力太強(qiáng)的樹脂，結(jié)合力太強(qiáng)的樹脂會(huì)很難洗脫，所以開始時(shí)應(yīng)選用中等結(jié)合力的苯基樹脂探討條件。為了使選擇合適的介質(zhì)更容易，Amersham Biosciences推出了疏水作用樹脂選擇試劑盒，里面包括5種不同的樹脂供比較。疏水層析很適合作為離子交換純化的下一個(gè)步驟，因?yàn)槭杷饔脤游鲈诟啕}濃度下上樣，從離子交換得到的產(chǎn)物不需更換緩沖液即可使用。蛋白又在低鹽緩沖液中洗脫，又省去了下一步純化前的更換緩沖液的步驟，既節(jié)約了時(shí)間，又減少了蛋白的丟失。

6. 排阻層析 也叫凝膠過濾或分子篩。排阻層析柱的填充顆粒是多孔的介質(zhì)，柱中圍繞著顆粒所能容納的液體量叫流動(dòng)相，也稱無效體積。太大的蛋白不能進(jìn)入顆粒的孔內(nèi)，只能存在于無效體積的溶液中，將會(huì)zui早從柱中洗脫出來，對(duì)這部分蛋白無純化效果。由于各種蛋白的分子大小不同，擴(kuò)散進(jìn)入特定大小孔徑顆粒內(nèi)的能力也各異。大的蛋白分子會(huì)被先洗脫出來，分子越小，洗脫出來的越晚。為得到*的純化效果，應(yīng)將孔徑大小選在目的蛋白能在無效體積和總柱床體積的中點(diǎn)附近洗脫。排阻層析有其他方法所不具備的優(yōu)點(diǎn)，首先所能純化的蛋白分子量范圍寬，Tosoh Biosep公司的聚合物樹脂，排阻極限可達(dá)200000kD；其次，樹脂微孔的形狀適合分離球形的蛋白質(zhì)，純化過程中也不需要能引起蛋白變性的有機(jī)溶劑。應(yīng)該注意的是某些蛋白不適合用凝膠過濾純化，因?yàn)楸炯夹g(shù)所用樹脂有輕度的親水性，電荷密度較高的蛋白容易吸附在上面。排阻層析從不用于純化過程的早期，因?yàn)檫@種方法要求標(biāo)本高度濃縮，上樣量只能在柱體積的1％～4％之間，柱子要細(xì)而長(zhǎng)才能得到好的分離效果，樹脂本身也比較昂貴，規(guī)模化的工業(yè)生產(chǎn)中不太適用。

7.電泳 丙烯酰胺凝膠電泳通常用來查看蛋白混合物樣品的復(fù)雜程度和監(jiān)測(cè)純化效果。這種方法分離效果*，可惜很難在不喪失精度情況下放大到制備規(guī)模，因?yàn)殡S著膠厚度的增加，電泳時(shí)的熱效應(yīng)會(huì)嚴(yán)重干擾蛋白的泳動(dòng)。在基礎(chǔ)研究中，有時(shí)僅需要少量的純蛋白進(jìn)行研究，如蛋白質(zhì)測(cè)序等，此時(shí)電泳純化不失為一種簡(jiǎn)便快速的好方法。丙烯酰胺凝膠電泳也是蛋白純化過程中重要的分析工具，可以檢測(cè)目的蛋白是在哪個(gè)梯度的離子交換柱鹽洗脫液中；可用來判定近年來隨著各學(xué)科的迅猛發(fā)展，對(duì)蛋白純化技術(shù)的需求不斷增長(zhǎng)，已有的純化方法被日益改進(jìn)，新型的純化方法也相繼涌現(xiàn)。羥磷灰石是磷酸鈣的結(jié)晶，由于其理化性質(zhì)不夠穩(wěn)定，結(jié)合能力差，很難用于層析。近來來Bio-Rad公司對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，提高了鈣和磷的比例，使形成球形、多孔、性質(zhì)穩(wěn)定的陶瓷羥磷灰石顆粒，其帶正電的鈣離子和負(fù)電性的磷酸根離子可分別與蛋白的羧基及氨基結(jié)合。通過調(diào)整緩沖液的pH值，酸性及堿性氨基酸可選擇性地與此樹脂結(jié)合，改變緩沖液的鹽濃度可將蛋白洗脫分離。資料顯示，使用這種方法能使兩種等電點(diǎn)、分子量和疏水性相同的蛋白很好分離。m.zhongjingba.cn